中国农业科学

《中国农业科学》2018年第51卷第21期目次

中国农业科学. 2018, 51(21): 0.

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植物RNA结合蛋白研究进展

张在宝,李婉杰,李九丽,张弛,胡梦辉,程琳,袁红雨

中国农业科学. 2018, 51(21): 4007-4019. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.001

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在真核生物中,RNA结合蛋白（RBPs）是一类重要的转录后调控因子,通过与RNA结合形成核糖核蛋白复合物来调节真核生物细胞的RNA代谢过程,包括RNA的转移、修饰、翻译及降解。RNA结合蛋白广泛存在于动物、植物以及微生物中,约占真核生物基因编码蛋白的2%—8%。近年来,对RNA结合蛋白的研究已成为备受关注的热点。RNA结合蛋白与人类健康密切相关,许多RNA结合蛋白的突变都会导致人类疾病。RNA结合蛋白（尤其是三角状五肽重复区蛋白）不仅在植物中大量存在,而且作为重要的调控因子在RNA代谢、生长发育以及应激反应过程中发挥重要作用,这已引起人们的广泛关注。相对于动物RNA结合蛋白的大量研究,植物RNA结合蛋白的功能研究还相对较少。文中详细总结了近几年植物RNA结合蛋白的功能研究、作用机制以及同其他RNA结合蛋白之间的相互关系,并在此基础上重点阐述了5类RNA结合蛋白家族在植物中的功能研究进展,包括富含丝氨酸-精氨酸的RNA结合蛋白（SR蛋白）、富含甘氨酸的RNA结合蛋白（GR-RBPs）、三角状五肽重复区蛋白（PPR蛋白）、DEAD-box RNA解旋酶（DEAD-box RHs）以及RNA分子伴侣。主要在拟南芥、水稻和小麦等模式植物或经济作物中对上述5类植物RNA结合蛋白的功能基因进行介绍,总结每类RBPs在植物的RNA代谢、生长发育以及逆境胁迫响应过程中的重要作用,从而为基础研究和农业生产实践提供了重要的理论依据。在这5类RBPs中,SR蛋白主要作为重要的选择性剪接因子参与RNA代谢,从而在植物的生长发育和胁迫响应中发挥关键的调节作用;许多GR-RBPs家族成员具有功能多样性,一方面可能通过介导植物激素信号通路来调节植物的胁迫耐受性和各种生长发育过程;另一方面作为RNA分子伴侣参与RNA折叠反应并因此在低温和干旱等非生物胁迫响应过程中发挥关键作用。PPR蛋白主要参与线粒体和叶绿体的RNA代谢,调节植物的胁迫响应和生长发育过程;DEAD-box RHs作为细胞核和细胞器重要的RNA剪接因子,在植物生长发育以及非生物胁迫响应中发挥多种功能;作为非特异性RNA结合蛋白的RNA分子伴侣,通过参与RNA折叠反应而维持RNA分子的正常功能。此外,前4类RNA结合蛋白中有许多RBPs具有RNA分子伴侣活性,这使得同一蛋白可能具有功能多样性,从而赋予植物在逆境下具有较强的胁迫耐受性。

历年国审玉米品种产量和品质性状变化趋势分析

陈先敏,梁效贵,赵雪,高震,吴巩,申思,林珊,周丽丽,周顺利

中国农业科学. 2018, 51(21): 4020-4029. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.002

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【目的】通过分析中国不同年代玉米品种产量和品质性状的变化趋势,探索不同性状之间的关联性,为进一步认识品种更替对玉米品种产量和品质性状的影响及未来发展方向奠定基础。【方法】搜集整理1992—2017年共计770个品次的国家审定玉米品种信息,对其中占比73.64%的普通玉米品种的千粒重、容重以及品质相关性状进行分析。【结果】随年份更替,容重、千粒重和粗淀粉的含量均呈显著或极显著升高趋势,年均升高量分别为1.87 g·L ^-1、0.91 g和0.19%;粗脂肪含量每年以0.03%呈极显著下降趋势;粗蛋白和赖氨酸含量年平均值则基本保持稳定,多年平均值分别为9.88%和0.30%。各性状间的相关性分析结果表明,容重和千粒重均与粗淀粉含量呈极显著正相关关系,但二者均与粗脂肪含量存在不同程度的负相关关系,粗蛋白和赖氨酸均与粗淀粉和千粒重存在极显著负相关关系。以每1 000粒籽粒为单位计算各物质积累量发现,随年份更替,单位千粒籽粒中的粗淀粉仍表现为极显著升高,但与物质含量趋势不同的是,单位千粒的粗蛋白和赖氨酸的积累量均出现不同程度的提升趋势,粗淀粉、粗蛋白和赖氨酸年均升高量分别为1.159、0.092和0.001 g;粗脂肪积累量仍随年份更替呈显著下降趋势。【结论】品种更替过程中,千粒重和容重等产量性状是中国玉米品种改良相对较快的性状,而千粒重和容重的升高主要依赖于粗淀粉含量的迅速提升;粗淀粉含量较为快速的提高可能对粗蛋白、赖氨酸和粗脂肪含量造成了“碳稀释效应”,而千粒重的改良导致了其积累量与浓度的变化趋势存在差异。同时,宜机收玉米品种的选育和推广对品质性状造成的可能影响值得进一步关注。

渭北旱塬豆科绿肥提高冬小麦籽粒锌的效应与影响因素研究

刘苡轩,黄冬琳,刘娜,姚致远,尹丹,蒙元永,赵护兵,高亚军,王朝辉

中国农业科学. 2018, 51(21): 4030-4039. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.003

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【目的】针对渭北旱塬石灰性土壤有效锌含量低,小麦籽粒锌含量不高的问题,研究不同豆科绿肥轮作对小麦籽粒锌的作用,揭示其提高小麦籽粒锌含量的影响因素,为改善居民锌摄入水平提供思路及实践依据。【方法】2016—2017年在永寿和长武两地开展田间试验,完全随机区组设计。永寿试验地处理为休闲-小麦、黑麦豆-小麦和绿豆-小麦3种处理;长武试验地为休闲-小麦、怀豆-小麦和绿豆-小麦3种处理。采集永寿、长武两地的绿肥、小麦和土壤样品进行分析。【结果】与休闲相比,永寿各豆科绿肥—小麦轮作的小麦各器官生物量显著降低了19.2%—38.3%;长武各豆科绿肥—小麦轮作显著减少了小麦茎叶、颖壳生物量,降幅为19.9%—33.2%。永寿黑麦豆—小麦和长武怀豆—小麦轮作较休闲显著提高了小麦籽粒锌含量,分别增加了14.2%和18.6%。黑麦豆—小麦、怀豆—小麦轮作对小麦的增锌作用一定程度上补偿了减产对小麦锌累积量的影响,长武怀豆—小麦轮作的小麦各器官及地上部锌累积量与休闲无显著差异。小麦籽粒锌含量与豆科绿肥的锌吸收量呈显著正相关关系,豆科绿肥锌吸收量每增加1.0 g·hm ^-2,小麦籽粒锌含量增加0.23 mg·kg ^-1。黑麦豆、怀豆的锌、氮吸收量相对较高,C/N较绿豆分别低了18.6%和20.4%。黑麦豆—小麦、怀豆—小麦轮作较休闲在小麦收获期显著提高了土壤硝态氮含量,增幅分别为36.7%和69.1%。豆科绿肥—小麦轮作在小麦生长过程中对土壤DTPA-Zn含量基本无显著影响。【结论】黑麦豆、怀豆两种豆科绿肥因自身比较高的锌、氮吸收量以及较低的C/N,可显著提高后茬小麦籽粒锌含量。同时绿肥自身富集锌的能力可作为筛选小麦适宜增锌绿肥品种的依据。总之,豆科绿肥—小麦轮作模式是提高小麦籽粒锌含量,改善居民膳食锌摄入的有效生物强化手段。

播期温度对新疆膜下滴灌棉花出苗率及苗期生长的影响

随龙龙,田景山,姚贺盛,张鹏鹏,梁福斌,王进,张旺锋

中国农业科学. 2018, 51(21): 4040-4051. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.004

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【目的】新疆膜下滴灌棉田普遍采用干土播种、滴水出苗技术,将棉花传统漫灌栽培条件下需要兼顾土壤墒情和气温状况转变为仅关注播期温度条件。论文根据棉花播种出苗对气温的要求,选择不同时期不同温度条件下播种,观测膜下滴灌棉花播种出苗及幼苗生长状况,分析播期温度变化对出苗率、苗期生长发育的影响及收获期产量的变化,为膜下滴灌棉花确定播种条件、实现一播全苗和培育壮苗提供理论依据。【方法】通过记载播种前气温及土壤温度的变化,以棉花种子发芽、出苗的生物学下限温度为最早播期,设置3—4个播期,调查不同播期下棉花出苗率,测定苗期株高、子叶节高度等形态指标和植株干物质累积量等,明确不同温度条件下播种对膜下滴灌棉花出苗和壮苗指标的影响。【结果】播前3 d膜下5 cm土壤温度18.7℃条件下棉花出苗速度快且出苗率最高;与温度较低条件下的早播相比,膜下5 cm土壤温度达24.7℃的晚播棉花出苗期至3叶期植株株高提高3.52%—8.64%、子叶节高度提高8.82%—20.59%、总根长增长1.79%—6.59%、比根长提高14.84%—25.93%;播前3 d膜下5 cm土壤温度9.5℃早播条件下,根干物质累积量较高、根冠比较大。【结论】棉花播前3 d平均气温稳定通过13.8℃—15.7℃,播后1周气温在16℃—18℃,出苗率可达90%以上;但平均气温在6.7℃—14.1℃、膜下5 cm平均地温9.5℃—17.6℃条件下播种,出苗至3叶期平均气温在18.5℃—19.5℃、有效积温在110℃— 120℃,棉花幼苗单位株高干物质累积量较高,根系生长量大,幼苗健壮,单株结铃多,铃重较高。因此,适温早播为棉花产量形成奠定良好基础。

MdWRKY40介导提高苹果与拟南芥对轮纹病菌的免疫抗性

周茜茜,邱化荣,何晓文,王宪璞,刘秀霞,李保华,吴树敬,陈学森

中国农业科学. 2018, 51(21): 4052-4064. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.005

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【目的】从‘富士’苹果中克隆MdWRKY40,研究其在水杨酸（SA）诱导条件下的表达模式及在苹果轮纹病抗病信号通路中的作用,为进一步揭示苹果的抗病机制提供理论依据。【方法】以‘富士’苹果为试材,克隆MdWRKY40的全长CDS序列,对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析其在苹果各组织中的表达水平,及对非生物胁迫SA的响应;研究外源SA处理对苹果叶片接种轮纹病菌（Botryosphaeria dothidea）的影响,并利用qRT-PCR检测病程相关蛋白基因的表达;将MdWRKY40在拟南芥中进行异源表达,对稳定表达的拟南芥幼苗叶片进行接菌处理,观察叶片发病程度及发病叶片数量,并采用qRT-PCR分析病程相关基因的表达;测量拟南芥幼苗的根系长度,并利用qRT-PCR检测生长素相关基因的表达。【结果】MdWRKY40包含长为858 bp完整的开放阅读框,编码286个氨基酸,预测其分子量为32.088 kD,等电点为8.15。系统进化树分析表明,MdWRKY40与白梨PbWRKY40序列相似性最高,亲缘关系最近,与拟南芥AtWRKY40在不同的分支上,亲缘关系较远,利用DANMAN软件进行MdWRKY40与AtWRKY40的多序列比对分析发现,MdWRKY40蛋白与AtWRKY40蛋白虽然都含有一个WRKYGQK保守结构域,但相似度仅为29.78%。qRT-PCR分析表明,MdWRKY40在根中的表达水平最高,在叶中的表达水平最低,并且在根、茎、叶中,SA均诱导了MdWRKY40的表达,且均呈现先升高后降低的趋势,在6 h时表达量最高;外源SA处理提高了苹果叶片对轮纹病菌的抗性,未处理的叶片发病率达92.59%,SA处理后发病率降至79.26%,并显著提高了病程相关蛋白基因MdPR2、MdPR5的表达量。与野生型相比,在拟南芥中异源过量表达MdWRKY40显著提高了拟南芥叶片对轮纹病菌的抗性,野生型拟南芥发病率达77.5%,而两个转基因拟南芥株系发病率仅为21.5%和17.4%,并显著提高了病程相关基因PR1、PR3、PR4的表达。过表达MdWRKY40的拟南芥植株根系生长受到抑制,培养7 d后转基因拟南芥主根长度分别是野生型拟南芥的39.9%和43.1%,培养10 d后主根长度分别是野生型拟南芥的58.5%和55.4%。基因表达结果显示,生长素合成相关基因AtTAA1和生长素运输相关基因AtPIN1、AtPIN2的表达水平在MdWRKY40过表达株系中显著低于野生型。【结论】MdWRKY40表达受SA和苹果轮纹病菌侵染诱导;MdWRKY40是苹果中重要的轮纹病抗病基因,该基因过表达显著提高对轮纹病菌的抗性;MdWRKY40具有调控植物根系生长发育的功能,可能通过下调生长素运输相关基因的表达影响植物根系生长发育。

吡唑醚菌酯及三唑类杀菌剂对番茄颈腐根腐病的防治效果

曹海潮,李秀环,王晓坤,白海秀,慕卫,刘峰

中国农业科学. 2018, 51(21): 4065-4075. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.006

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【目的】评价吡唑醚菌酯与戊唑醇、丙环唑、氟硅唑等防治番茄颈腐根腐病的应用潜力。【方法】采用菌丝生长速率法和孢子萌发法分别测定吡唑醚菌酯、戊唑醇、丙环唑、氟硅唑4种杀菌剂抑制番茄颈腐根腐病菌（Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici）菌丝生长、分生孢子萌发及芽管伸长的毒力。通过温室盆栽试验,采用灌根处理法,于施药后7、15 d测定番茄幼苗株高和茎粗的增加量,评价杀菌剂对番茄植株生长的安全性;在室内,利用盆栽番茄,采用先接菌后施药的方法,测定施药后7、15和30 d药剂对番茄颈腐根腐病的防治效果;在田间,同样采用灌根处理,分别于施药后60、90和150 d调查番茄颈腐根腐病发病情况及最终番茄产量,评价不同杀菌剂对番茄颈腐根腐病的防治效果以及对番茄产量的影响。【结果】吡唑醚菌酯对番茄颈腐根腐病菌菌丝生长、孢子萌发及芽管伸长均表现出较高的毒力,EC₅₀分别为0.055、0.012、0.010 μg·mL ^-1,其次为丙环唑,EC₅₀分别为0.058、0.060、0.011 μg·mL ^-1。戊唑醇抑制菌丝生长的作用强,对孢子萌发及芽管伸长的毒力较低,EC₅₀分别为0.075、0.255、0.455 μg·mL ^-1;氟硅唑抑制分生孢子芽管伸长的毒力高,而抑制菌丝生长与孢子萌发毒力相对较低,EC₅₀分别为0.013、0.078、0.457 μg·mL ^-1。戊唑醇25、50 mg a.i./株、丙环唑5、10 mg a.i./株、氟硅唑5、10 mg a.i./株均显著抑制番茄幼苗株高,增加茎粗,吡唑醚菌酯30、60 mg a.i./株处理则均无影响。温室盆栽接种试验中,药后30 d,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株防治效果最高,为87.12%,丙环唑10 mg a.i./株次之,防治效果为82.17%,戊唑醇50 mg a.i./株与氟硅唑10 mg a.i./株的防治效果分别为79.40%与71.67%。田间施药后90 d,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株防治效果最高,为90.36%,戊唑醇50 mg a.i./株与丙环唑10 mg a.i./株次之,分别为84.20%与82.55%,氟硅唑5 mg a.i./株防治效果最低,为65.06%。而至施药后150 d,各处理防治效果均显著降低,戊唑醇50 mg a.i./株最高,为40.40%。最终产量统计,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株处理增产率最高,为50.63%,丙环唑5 mg a.i./株最低,为-2.61%。【结论】吡唑醚菌酯、戊唑醇、丙环唑、氟硅唑4种杀菌剂抑制番茄颈腐根腐病菌菌丝生长的毒力相近,吡唑醚菌酯对孢子萌发及芽管伸长的毒力高于3种三唑类药剂。吡唑醚菌酯、丙环唑及戊唑醇均可用于设施内番茄颈腐根腐病的防治,吡唑醚菌酯60 mg a.i./株的防治效果最高,对植株安全且增产显著,而丙环唑与戊唑醇应注意控制使用剂量。

不同地力水平下的小麦施肥效应

徐霞,赵亚南,黄玉芳,闫军营,叶优良

中国农业科学. 2018, 51(21): 4076-4086. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.007

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【目的】整理2005—2013年在河南省布置的1 247个小麦的“3414”田间试验,分析不同地力水平下小麦施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省小麦施肥效应,为科学施肥提供理论依据。【方法】选取不施肥处理（N₀P₀K₀）、-N处理（N₀P₂K₂）、-P处理（N₂P₀K₂）、-K处理（N₂P₂K₀）和NPK处理（N₂P₂K₂）,根据不施肥处理的产量将土壤基础地力划分为<3.0 t·hm ^-2、3.0—4.5 t·hm ^-2、4.5—6.0 t·hm ^-2、>6.0 t·hm ^-24个等级,研究不同处理不同地力水平下小麦施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,以及肥料的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。另外,分析不施肥处理及各缺素处理的产量与相应养分肥料贡献率的关系。【结果】相比不施肥处理,施肥后小麦的产量显著提高,各施肥处理的增产量及增产率随地力水平的提高而下降。其中基础地力<3.0 t·hm ^-2时氮磷钾配施及增施氮、磷、钾肥的增产率分别为126.07%、75.98%、24.93%、17.73%,基础地力>6.0 t·hm ^-2时仅为24.35%、15.39%、10.36%、8.70%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥成本、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,其中小麦产值和施肥利润均以基础地力>6.0 t·hm ^-2时的氮磷钾配施处理最高,分别为19.64×10 ³、18.24×10 ³ yuan/hm ²,基础地力<3.0 t·hm ^-2时的-N处理最低,分别为8.52×10 ³、7.87×10 ³yuan/hm ²。在肥料利用率方面,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降。地力贡献率平均为63.72%,随地力水平的提高而提高,各地力水平从<3.0 t·hm ^-2到>6.0 t·hm ^-2的4个等级的地力贡献率平均分别为43.57%、57.80%、70.29%、80.34%。肥料贡献率随相应不施肥处理小麦产量的提高呈对数趋势下降,并且显著相关,说明提高基础地力可减少小麦的对化肥的依赖。【结论】提高土壤基础地力能够促进小麦增产、增收,降低小麦产量对施用化肥的依赖;河南省小麦生产中应重视培肥土壤,并根据不同地力水平合理施肥以保证小麦高产稳产、提高施肥利润及肥料施用效率。

有机物料等氮量施用对紫色土氮形态及温室气体排放的影响

黄容,高明,黎嘉成,徐国鑫,王富华,李娇,陈仕奇

中国农业科学. 2018, 51(21): 4087-4101. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.008

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【目的】在等氮施用的条件下,研究几种农业有机物料与化肥配合施用对蔬菜连作种植模式的菜地土壤氮形态及温室气体的动态变化的影响,为菜地化肥减量施用及绿色环保提供科学依据。并从温室气体减排角度,为旱地土壤的培肥提供理论参考。【方法】通过田间原位试验,设置了对照即不添加化肥和物料（CK）、常规化肥（F）、秸秆+化肥（SF）、菌渣+化肥（MF）、生物质炭+化肥（BF）、牛粪+化肥（CF）等处理,分析土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮和全氮分布特征。同时采用静态箱-气相色谱法,对比分析在化肥减量的基础上,添加物料处理的紫色土（莴笋-卷心菜-辣椒轮作）CO₂、CH₄、N₂O动态变化和温室效应。【结果】等养分投入的条件下,有机物料的添加改变土壤氮形态分布,SF和MF处理主要在料还田前期能增加土壤铵态氮含量,CF处理能提高莴笋和卷心菜季的土壤铵态氮含量,BF处理则提高了辣椒季硝态氮和碱解氮含量。在整个试验观测期内,N₂O、CO₂、CH₄3种气体的排放具有一定的季节变化规律,各气体均在夏季出现了排放高峰,且在施肥灌水后也会出现气体的排放峰。与F处理相比,试验期内BF处理的N₂O平均排放量降低了7.5%,而CF处理则显著增加了233.5%。有机物料与化肥配施较CK和F处理增加了CO₂排放,其中MF和CF处理最为明显,平均排放通量较F处理分别提高了35.6%和31.3%,BF处理则推迟CO₂排放峰,且在高温多雨的夏季增加CO₂排放量。各处理的CH₄排放多为负值,表现为大气中CH₄汇,且在辣椒季波动较为明显,其中BF处理在高温多水的短期内可达到CH₄排放峰值（668.7 μg·m ^-2·h ^-1）;SF、MF和BF较F处理的CH₄平均排放通量分别显著下降了104.85%、175.2%和77.5%,其中SF和MF处理分别为-0.1和-1.3 kg·hm ^-2,较其他处理能促进CH₄吸收,减少CH₄产生和排放。但有机物料与化肥配施处理的温室气体的增温潜势较CK和F处理分别增加了26.7%—52.4%和18.1%—42.0%,其中SF处理的增温潜势最低,其次为BF处理。【结论】不同的有机物料对土壤氮形态分布及N₂O、CO₂、CH₄排放的影响各不相同。几种有机物料中,生物质炭、秸秆与化肥配施还田相较于其他处理能增加有效氮含量,减少温室气体的排放,而牛粪与化肥配施则会增加温室气体排放。

葡萄LBD基因家族的鉴定与表达分析

何红红,马宗桓,张元霞,张娟,卢世雄,张志强,赵鑫,吴玉霞,毛娟

中国农业科学. 2018, 51(21): 4102-4118. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.009

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【目的】通过生物信息学分析明确LBD转录因子在葡萄基因组中的数量、结构和非生物胁迫差异表达,为探究LBD转录因子在葡萄非生物胁迫中的作用奠定理论基础。【方法】根据已经报道的拟南芥LBD基因,利用葡萄基因组数据库中的BLAST软件鉴定葡萄基因组中的LBD基因。采用DNAMAN5.0、Clustalx、MapInspect、MEME、GSDS2.0、ExPASy和MEGA5.0等软件进行生物信息学分析。利用PLEXdb中葡萄Affymetrix GeneChip 16K基因芯片数据绘制芯片表达谱。采用qRT-PCR方法检测VvLBD基因家族在逆境胁迫中的表达情况。【结果】从葡萄（Vitis vinifera L.）全基因组中鉴定得到30个LBD基因家族成员,可分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,ClassⅠ分为5个亚族,分别是Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd和Ⅰe,ClassⅡ分为2个亚族,分别是Ⅱa和Ⅱb。理化性质分析表明,VvLBD基因家族编码氨基酸数目介于127—386,理论等电点分布在4.77—9.28。定位分析发现,该基因家族的30个基因分布于葡萄19条染色体中的11条染色体上,其中第13染色体上分布最多,有7个基因。多序列比对和motif分析结果表明,VvLBD基因家族具有特定的3个保守结构域,分别是类锌指结构、亮氨酸拉链结构和甘氨酸-丙氨酸-丝氨酸（GAS）结构。亚细胞定位分析表明,VvLBD基因家族主要在叶绿体、线粒体和细胞核中进行表达。VvLBD基因家族的二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。VvLBD基因芯片表达谱分析发现,大部分基因在盐胁迫和PEG胁迫下表达量上升,并且胁迫时间的长短对该基因家族成员的表达也存在差异。qRT-PCR分析结果表明,VvLBD基因家族成员中VvLBD8、VvLBD11、VvLBD12、VvLBD15、VvLBD16、VvLBD17在400 mmol·L ^-1 NaCl处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的3、1、8、4、5和13倍,VvLBD12和VvLBD19在10% PEG处理条件下呈上调表达,表达量分别是对照的4和26倍。【结论】从葡萄基因组中一共鉴定出30个LBD基因家族成员,分布于11条染色体上,并且结构进化高度保守;所有成员都与逆境相关,但是该基因家族成员在不同逆境胁迫下的响应程度存在一定的差异。

利用胚挽救技术创制无核抗寒葡萄新种质

赵雅楠,骆强伟,王跃进

中国农业科学. 2018, 51(21): 4119-4130. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.010

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【目的】获得无核抗寒葡萄新种质并提高抗寒无核葡萄胚挽救育种效率。【方法】以7个杂交组合的胚珠作为试验材料,研究不同亲本基因型、基本培养基类型（MM3和ER）、不同氨基酸（MM3+2.5 mmol·L ^-1半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸）对无核葡萄胚发育率和成苗率的影响。从杂交亲本中分别利用无核探针GSLP1-569、SCC8-1018和抗寒的分子标记S241-717,确定能扩增出特异带的亲本,再用相应的分子标记对其杂种后代进行无核和抗寒性状的鉴定。【结果】7个杂交组合接种至MM3培养基的胚珠为1 168个,获得发育胚331个和杂种后代97株,杂交组合‘红宝石无核’×‘北醇’的胚发育率和成苗率最高,分别为46.00%和17.33%。通过比较母本基因型,以‘双优’为父本,‘红脸无核’‘无核白’‘昆香无核’为母本,杂交组合‘昆香无核’×‘双优’获得胚发育率和成苗率最高,分别为45.39%和16.31%;以‘北冰红’为父本,‘红脸无核’‘美丽无核’‘无核白’为母本,杂交组合‘红脸无核’×‘北冰红’获得胚发育率和成苗率最高,分别为33.52%和6.59%。父本基因型对胚挽救成苗有一定影响,‘红脸无核’×‘北冰红’和‘红脸无核’×‘双优’,胚发育率分别为33.52%、39.00%,成苗率为6.59%、9.50%;‘无核白’×‘北冰红’和‘无核白’×‘双优’的胚发育率分别为7.64%、19.26%,成苗率为1.91%、8.15%。接种至MM3培养基的胚珠,获得的胚发育率和成苗率均高于ER培养基。杂交组合‘昆香无核’×‘双优’的胚珠接种至添加2.5 mmol·L ^-1谷氨酰胺的MM3培养基,获得胚发育率最高,为59.69%;添加天冬酰胺、谷氨酰胺培养的杂种胚珠获得的成苗率分别为21.43%、20.93%,对成苗促进作用显著;对于杂交组合‘红宝石无核’×‘北醇’,添加2.5 mmol·L ^-1天冬酰胺的胚发育率最高,为55.71%;添加天冬酰胺、谷氨酰胺培养的杂种胚珠的成苗率分别为21.43%、22.22%,对成苗促进作用显著。利用无核标记GSLP-569、SCC8-1018和抗寒分子标记S241-717,共检测了6个杂交组合的83个杂种株系,其中携带无核分子标记的杂种株系49个,抗寒分子标记的杂种株系55个,同时携带无核和抗寒标记的杂种株系36个。【结论】‘昆香无核’和‘红脸无核’适宜作为胚挽救育种的母本材料。‘双优’作为父本比‘北冰红’的胚挽救效率更高。MM3适宜作为胚发育培养基。MM3培养基中添加酰胺类氨基酸可以促进胚挽救成苗。分子标记检测的83个杂种株系中,36个杂种株系携带无核抗寒分子标记。

微波处理对稻谷品质及脂肪酶活性的影响

袁建,赵腾,丁超,邢常瑞,张斌,陈尚兵,何荣,鞠兴荣

中国农业科学. 2018, 51(21): 4131-4142. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.011

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【目的】研究不同微波条件对稻谷水分迁移状况、品质、脂肪酶活力、内部结构的影响,从而筛选出最佳微波干燥条件以实现稻谷快速有效干燥,缩短干燥时间。【方法】本文使用不同微波剂量（0.69、1.29、1.92 W·g ^-1）将稻谷处理至50℃、60℃、70℃后,经过缓苏（不缓苏）处理,对照组样品采用热风60℃,干燥时间为60 min,缓苏4 h进行。研究加工品质、爆腰率及相关理化指标,并通过核磁和扫描电镜观察稻谷水分迁移状况和内部结构的变化。【结果】微波剂量、稻谷温度是影响品质的关键因素。在微波剂量为1.29 W·g ^-1,60℃,缓苏条件下稻谷的加工品质较好,爆腰率低至8.65%,碎米率、出糙率、整精米率分别为6.76%、83.9%、68.07%,与热风干燥相比无显著差异。同时微波对脂肪酶活力有显著抑制作用,1.92 W·g ^-1,70℃,缓苏条件下脂肪酶活力最低（5.65 U）,比对照组样品脂肪酶活力低4.65 U。利用隶属度综合评分法对干燥后各项品质评判,1.29 W·g ^-1,60℃,缓苏条件下稻谷得分排名第3,综合考虑升温速率及各项品质得分,为最适宜的微波处理条件。低场核磁和扫描电镜结果表明,经微波干燥后的稻谷结合水含量下降,并产生明显左迁,水分与其他组分结合地更加紧密;稻谷胚乳细胞破裂及淀粉裸露程度增加,呈放射性排列的结构逐渐消失,内部裂纹增加;复合淀粉粒逐渐崩解,单粒淀粉粒增多。【结论】微波干燥对稻谷的升温速率、品质以及酶活有显著影响,稻谷中各状态水分和其他组分结合的牢固性更强。干燥中水分散失会引起稻谷内部结构发生不同程度的变化,与热风处理相比,微波处理后样品内部裂隙较小。

猪瘟与非洲猪瘟对养猪业的重大冲击

王琴

中国农业科学. 2018, 51(21): 4143-4145. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.012

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猪瘟病毒中等致病力毒株在体内的动态分布

孙骏翔,张乾义,徐和敏,王团结,徐璐,邹兴启,朱元源,李翠,夏应菊,徐嫄,陈锴,张玉杰,赵启祖,王琴

中国农业科学. 2018, 51(21): 4146-4156. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.013

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【目的】目前我国猪瘟的感染类型主要是亚急性感染及慢性感染,研究猪瘟亚急性感染后体内病毒RNA和蛋白的分布情况,有助于阐述亚急性病程猪瘟病毒的复制分布规律,为猪瘟的早期诊断和预防奠定重要基础。【方法】成功以中等致病力毒株（HeBHH1/95）构建了亚急性猪瘟感染动物模型,分别采集感染后第1、3、6、10、13、20、24、28 天感染猪的十二指肠、脾脏、肾脏、肺脏、胰、回盲瓣6种组织器官并进行连续切片。应用建立的猪瘟病毒可视化原位杂交技术（ViewRNA ISH ）研究感染组织中病毒RNA动态分布,同时采用免疫组化（IHC）、H.E染色分别检测感染组织中蛋白的分布情况及其组织损伤位置,从而在病毒核酸和蛋白水平系统性的观察病毒的分布情况。【结果】采用Mittelholzer方法进行临床计分发现感染后6—10 d感染猪猪瘟临床症状记分迅速增加,11—26 d感染猪临床记分一直维持在15分左右,直到28 d临床记分达到最高值20分。感染后8—10 d感染猪体温呈上升趋势;13—24 d感染猪体温呈现稽留热,持续在40℃左右;此后体温开始回落,至濒死前体温回落至39.5℃左右。应用CSFV ViewRNA ISH感染后第1 天在十二指肠绒毛杯状细胞及胰腺的腺泡、回盲瓣的固有层、肾脏的肾小管等这些具有分泌功能的结构组织周围检测到病毒RNA阳性信号;感染后第3天在肺脏的细支气管和脾脏的椭圆体周围检测到病毒RNA阳性信号;第13天阳性信号富集显著,至第28天病毒RNA广泛分布在脾脏动脉周围淋巴鞘及胰腺腺泡和肾小管等组织周围。采用IHC和H.E染色法在连续切片的相似视野下验证ViewRNA ISH检测结果,发现感染后第1天十二指肠、胰腺、肾脏亦可检测到病毒蛋白阳性信号和相应组织的病理变化,但回盲瓣在第3天检测到病毒蛋白阳性信号和组织的病理变化,在之后的病程中各组织中病毒RNA、蛋白定位情况趋于一致,第28天病毒蛋白集中在脾脏动脉周围淋巴鞘及胰腺腺泡等周围。【结论】采用ViewRNA ISH方法在回盲瓣中可以早于IHC发现猪瘟病毒,各个组织中ViewRNA ISH检测到病毒部位与IHC检测到病毒部位及H.E检测到的组织损伤部位相似,表明ViewRNA ISH具有良好的灵敏性可以应用于检测感染早期病毒在组织中的分布。前期病毒RNA通常在胰腺腺泡、肾小管及脾脏的椭圆体周围复制,在感染中期病毒在各组织结构中大量增殖,感染后期病毒不仅在淋巴细胞周围富集,还易在具有分泌功能的部位复制增殖。

PK-15细胞中与CSFV感染相关的microRNAs筛选及 miR-214的功能研究

邓少锋,叶佐东,范双旗,陈金顶,张静远,朱梦娇,赵明秋

中国农业科学. 2018, 51(21): 4157-4168. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.014

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【目的】利用制作的猪的miRNA表达谱芯片筛选猪瘟病毒（classical swine fever virus,CSFV）感染PK-15细胞后表达有差异的miRNA,并进一步探讨其中表达差异较明显的miRNA的作用和功能,从miRNA的角度探究CSFV的致病机制,为猪瘟（classical swine fever,CSF）的防控提供新依据。【方法】为了研究CSFV感染PK-15细胞后miRNA表达的变化情况,根据miRBase version 19.0数据库中326条猪的miRNA合成探针,采用原位合成技术制作表达谱芯片,筛选得到CSFV感染PK-15细胞后表达有差异的miRNA。挑选CSFV感染PK-15细胞后表达差异最明显的miR-214作为进一步研究对象,研究miR-214在CSFV感染过程中的功能和作用。CSFV感染PK-15细胞后,用荧光定量PCR检测miR-214的mRNA表达水平。为了进一步研究miR-214对CSFV感染的影响,合成miR-214模拟物及抑制物,并分别转染PK-15细胞,转染后24 h感染CSFV,感染后48h用荧光定量PCR检测CSFV的基因拷贝数,用间接免疫荧光方法检测CSFV的病毒滴度。为了进一步探究miR-214参与调控CSFV复制的机制,通过生物信息学软件预测miR-214参与调控CSFV复制的靶蛋白,并用荧光素酶报告基因系统进一步确证miR-214能够靶向作用于凋亡通路中重要分子TNFR1 相关的死亡区域蛋白（TNF Receptor-Associated Death Domain,TRADD）,因此猜测miR-214通过影响靶蛋白TRADD的表达水平从而影响PK-15细胞凋亡,将miR-214模拟物及抑制物分别转染PK-15细胞,转染后24 h感染CSFV,同步设立不感染CSFV的细胞对照,感染后48 h用荧光定量PCR和Western blot分别检测TRADD的mRNA和蛋白表达量的变化,同时用流式细胞术检测miR-214对CSFV感染的PK-15细胞凋亡的影响。【结果】CSFV感染PK-15细胞后,通过表达谱芯片技术筛选得到69条表达有差异的miRNA,其中miR-214表达量上调且差异最明显。qRT-PCR结果显示,CSFV感染PK-15细胞后miR-214的mRNA表达量上调,验证了表达谱芯片的结果。将miR-214模拟物转染PK-15细胞后再感染CSFV, CSFV的基因拷贝数及病毒滴度均显著下降;转染miR-214抑制物后再感染CSFV,CSFV的基因拷贝数及病毒滴度均显著上升,表明miR-214促进了CSFV的复制。为了进一步探究miR-214促进CSFV复制的机制,用生物信息学软件预测TRADD为miR-214的靶蛋白,荧光素酶报告基因系统验证了miR-214能够靶向作用于TRADD。转染miR-214模拟物后,PK-15细胞中TRADD的mRNA和蛋白表达量均显著上升,而转染miR-214抑制物后,PK-15细胞中TRADD的mRNA和蛋白表达量均显著下降,表明miR-214抑制TRADD的表达。通过流式细胞术,验证了CSFV感染PK-15抑制细胞凋亡,miR-214抑制CSFV感染的PK-15细胞凋亡。【结论】CSFV感染PK-15后,上调细胞内miR-214的表达。miR-214能通过靶向抑制TRADD蛋白的表达,从而抑制PK-15细胞凋亡,促进CSFV在细胞内的复制。

中国猪瘟净化之路：离我们还有多远?

孙元,仇华吉

中国农业科学. 2018, 51(21): 4169-4176. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.015

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猪瘟是由猪瘟病毒引起猪的一种以高热、出血和高死亡率为主要特征的接触性传染病,给疫区国家的养猪业造成严重的经济损失。该病被世界动物卫生组织（OIE）列入须申报的动物疫病目录,我国将其列为一类动物疫病。《国家中长期动物疫病防治规划（2012-2020年）》将猪瘟列为5种优先防治和重点防范的动物疫病之一。我国老一辈科学家于上世纪50年代研制出闻名于世的猪瘟兔化弱毒疫苗（C株）,该疫苗安全、有效,对我国及世界范围内猪瘟的防控和根除发挥了关键作用。截止目前,全球共有30多个国家和地区根除了猪瘟。养猪业在我国畜牧业中占有主导地位,猪瘟对我国生猪及猪肉产品贸易具有重大影响。因此,我国必须走猪瘟净化之路。自上世纪中期我国提出了猪瘟根除战略,时至今日猪瘟仍未净化,主要原因有,我国地域辽阔、养猪环境复杂、养殖模式多样、动物疫病种类繁多、养猪从业人员素质和意识水平参差不齐、生物安全防控水平低等。目前我国已进入新时代,综合国力稳步提升,养殖业也朝着科学化、规模化、绿色环保化方向发展,科研支撑能力日益增强,已完全具备净化猪瘟条件：当前猪瘟的流行率较低;猪瘟疫苗生产工艺不断改进,质量也不断提升;新型猪瘟标记疫苗的研制取得突破性进展;相应的猪瘟检测、监测方法及与标记疫苗配套的鉴别诊断技术也已趋于成熟。更关键的是,我国养猪企业和养殖户也意识到了猪瘟净化的必要性,政府部门也在积极采取行动,制定相应的法规和政策,联合企业、养殖户、各级兽医部门等实施区域性净化。本文详细介绍了猪瘟在全球及我国的流行现状,探讨了我国猪瘟净化的重大意义及有利与不利条件,深入分析了我国猪瘟净化的成本及效益,全面总结了欧盟等国家净化猪瘟的成功经验,并对我国猪瘟净化思路和方案进行了探讨。笔者认为,中国猪瘟净化具有历史必然性、战略必要性、现实可能性、技术可行性,这一天的到来并非遥不可及。

非洲猪瘟——我国养猪业的重大威胁

罗玉子,孙元,王涛,仇华吉

中国农业科学. 2018, 51(21): 4177-4187. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.016

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非洲猪瘟（African swine fever, ASF）是由非洲猪瘟病毒（African swine fever virus, ASFV）感染家猪和野猪引起的一种烈性传染病,急性型临床上表现为高热、沉郁、厌食、皮肤发绀、各脏器出血,发病率和病死率可高达100%。世界动物卫生组织（OIE）将其列为法定报告动物疫病,我国将其列为一类动物疫病,是我国重点防范的外来动物疫病之一。ASF在撒哈拉以南的非洲地区、意大利撒丁岛、高加索地区以及俄罗斯和东欧部分国家流行,给疫区国家的养猪业造成巨大的经济损失,并严重冲击畜产品的国际贸易。2018年8月,ASF首次传入我国,随后迅速大范围蔓延,对我国养猪业构成重大威胁,防控形势异常严峻。随着经济全球化发展,ASF呈全球流行态势,持续传入我国的风险极高。鉴于目前无商业化的ASF疫苗,亟需研发可实现现场快速检测的早期诊断技术,做到对疫情早发现、早控制。由于ASFV具有庞大的基因组结构和复杂的免疫逃逸机制,使得研制有效的疫苗十分困难。目前研制的灭活疫苗、亚单位疫苗和核酸疫苗不能提供免疫保护或仅能提供部分保护,而减毒活疫苗和基因缺失疫苗可以诱导完全的同源保护和部分的交叉保护。未来需要深入解析病毒毒力相关基因和免疫保护性相关抗原,并着力研制基因缺失疫苗和弱毒疫苗,解决其安全性、稳定性和免疫效力等难题。本文就ASF的流行病学、诊断技术和疫苗研发等方面的最新研究进展及防控面临的挑战进行综述,并提出防控策略及建议,以期为我国ASF的防控提供参考。

家蚕BmCaspase-8-Like（BmCasp8L）的免疫负调控功能

胡杰,王鑫怡,王菲

中国农业科学. 2018, 51(21): 4188-4196. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.017

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【目的】在个体和细胞水平上探讨家蚕（Bombyx mori）BmCaspase-8-Like（BmCasp8L）的免疫负调控功能,为研究昆虫免疫负调控机制提供参考。【方法】通过RT-PCR技术克隆BmCasp8L并进行结构域预测和进化分析;利用荧光定量PCR检测BmCasp8L在家蚕各龄期、5龄第3天及预蛹期各组织中的时空表达特征和家蚕感染细菌后的免疫诱导表达特征;合成用于RNAi的dsRNA,通过注射dsRNA在个体中降低BmCasp8L的表达水平,并检测对抗菌肽基因表达水平的影响;构建BmCasp8L的细胞表达载体,通过质粒或dsRNA的转染在BmE细胞中过表达BmCasp8L或降低BmCasp8L的表达水平,并利用Western blot或定量PCR予以确认,同时检测抗菌肽基因表达水平的变化及转录因子BmRelish的切割。【结果】BmCasp8L与鳞翅目Caspase-6、哺乳动物Caspase-8同源,其序列与BmDredd、DmDredd N端分别具有61%、42%的相似性,但缺少C端的Caspase结构域。时空表达特征分析表明,BmCasp8L在眠蚕期表达量高于起蚕期,在预蛹期、蛹第7天、蛾第1天表达量明显升高;在5龄第3天幼虫体内,BmCasp8L在血细胞中的表达量明显高于其他组织,而在预蛹期,BmCasp8L主要在丝腺中表达。免疫诱导表达谱显示,5龄第3天家蚕在注射感染黑胸败血芽孢杆菌或粘质沙雷氏菌1 h内,BmCasp8L的表达水平上升,此后逐渐恢复正常。对5龄第2天家蚕注射dsCasp8L或dsEGFP,24 h后通过荧光定量PCR检测到BmCasp8L的表达量在注射dsCasp8L的家蚕中显著下调,而抗菌肽BmCecropinA1的表达水平显著上调。在BmE细胞中过表达BmCasp8L,抗菌肽BmCecropinA1的表达水平与对照相比显著降低,且转录因子BmRelish的切割受到抑制。在细胞中转染dsRNA后,BmCasp8L的表达水平被有效降低,抗菌肽BmCecropinA1的表达水平显著上调。【结论】进化分析、表达特征以及细胞和个体上的功能研究表明BmCasp8L是一个具有免疫负调控作用的分子,通过抑制BmRelish的切割,抑制抗菌肽的表达,从而负调控Imd信号通路,降低BmCasp8L的表达水平则导致抗菌肽表达水平升高,有助于家蚕抵御微生物病原的侵染。

意大利蜜蜂幼虫肠道发育过程中的差异表达 microRNA及其调控网络

郭睿,杜宇,熊翠玲,郑燕珍,付中民,徐国钧,王海朋,陈华枝,耿四海,周丁丁,石彩云,赵红霞,陈大福

中国农业科学. 2018, 51(21): 4197-4209. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.018

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【目的】微小RNA（microRNA,miRNA）是一类在转录后水平对mRNA进行负调控的关键调控因子。本研究旨在通过分析意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）幼虫肠道发育过程中差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）及其调控网络,提供miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示DEmiRNA在幼虫肠道发育中的作用。【方法】利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对意蜂4、5和6日龄幼虫肠道样品（Am4、Am5和Am6）进行测序,将质控后的数据与西方蜜蜂（Apis mellifera）参考基因组进行比对,然后将比对上的序列标签（tags）注释到miRBase数据库,并利用TPM（tags per million）算法归一化处理所得miRNA的表达量,再通过相关生物信息学软件对miRNA进行表达量聚类、前体二级结构预测及差异表达分析。利用TargetFinder软件预测DEmiRNA的靶基因,使用Blast软件对靶基因进行GO和KEGG数据库注释,进而通过Cytoscape软件构建miRNA-mRNA的调控网络。采用茎环实时荧光定量PCR（Stem-loop RT-qPCR）验证测序数据的可靠性。【结果】意蜂幼虫肠道样品的测序分别得到10 841 644、12 037 678和9 230 496条有效序列标签;Am4 vs Am5比较组包含16个上调和10个下调miRNA,Am5 vs Am6比较组包含5个上调和7个下调miRNA。其中,novel-m0031-3p为两个比较组所共有,并结合5个与蜕皮激素诱导蛋白相关的靶基因;二者的特有DEmiRNA数分别为25和11个。Am4 vs Am5的26个DEmiRNA结合5 742个靶基因,其中2 725个靶基因可注释到GO数据库中的46个GO term,并主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和单组织进程等;Am5 vs Am6的12个DEmiRNA结合3 733个靶基因,且其中2 725个靶基因富集在结合、细胞进程、单组织进程和代谢进程等41个GO term;此外,两个比较组中的DEmiRNA分别有1 046和676个靶基因可注释到116和92条KEGG代谢通路,且Am4 vs Am5比较组的DEmiRNA的靶基因富集在Wnt信号通路、Hippo信号通路、嘌呤代谢和内吞作用等通路上的数量均高于Am5 vs Am6比较组。进一步分析结果显示Am4 vs Am5中的上调和下调miRNA可分别结合611和85个靶基因,其中ame-miR-6052结合的靶基因数最多,可通过结合5个靶基因,参与对细胞色素P450的调控;miR-281-x结合49个靶基因,并间接调控组氨酸代谢、TGF-β信号通路以及Hippo信号通路;Am5 vs Am6中的上调和下调miRNA可分别结合43和431个靶基因,其中miR-iab-4-x结合靶基因数量最多,并广泛参与调控背腹轴的形成、Hippo信号通路、Wnt信号通路、FoxO信号通路、Notch信号通路以及mTOR信号通路等与生长发育相关的通路。调控网络分析结果表明,DEmiRNA与靶基因间形成较为复杂的调控网络,DEmiRNA居于调控网络的中心位置,而mRNA位于调控网络的外周。最后,通过茎环实时荧光定量PCR对随机选取的3个DEmiRNA进行验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】在全基因组水平对意蜂幼虫肠道的DEmiRNA及其靶基因进行预测和分析,并对DEmiRNA的调控网络进行构建及分析,发现意蜂幼虫通过调节包括ame-miR-6052、miR-iab-4-x、miR-281-x和novel-m0031-3p在内的多个miRNA的表达水平对肠道生长和发育进行调控,研究结果不仅提供了意蜂肠道发育过程的miRNA表达谱及差异表达信息,也为阐明意蜂幼虫肠道的发育机理打下基础。

根灌乙酸及葡萄酒对海水胁迫下葡萄光抑制的影响

王辉,高玉录,于梦,杜远鹏,孙永江,翟衡

中国农业科学. 2018, 51(21): 4210-4218. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.019

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【目的】为了扩大盐渍化土壤的高效利用方式,提高葡萄在盐渍化土壤上的生长发育质量,探讨乙酸与葡萄酒对15%海水胁迫下葡萄叶片光抑制的影响,为盐渍化土壤葡萄栽培技术改良提供理论依据和技术参考。【方法】以一年生‘摩尔多瓦’葡萄(‘Moldova’)盆栽苗为试材,定植于直径为20 cm、高度为18 cm的塑料盆内,每盆土和基质的比例为1﹕1,置于日光温室内。培养条件为日均温在25℃左右,温室内透光率不低于自然光照强度的50%,其中最高光强在800 μmol·m ^-2·s ^-1,相对湿度在40%—60%,正常肥水管理至8—10片完全展开叶时,进行海水和外源乙酸处理。进行15%海水浇灌的同时,分别浇灌30 mmol·L ^-1乙酸、2%葡萄酒,以浇灌清水为对照,每个处理重复5盆,各处理均浇灌3次,每隔2 d浇灌一次,浇灌量为基质持水量的2倍,约1/3的溶液流出, 每次浇灌后第2天测定叶绿素荧光指标,处理到第10天后,解析植株取样分析二者对海水胁迫下丙二醛(MDA)含量、叶绿素含量以及根系活力的影响。【结果】15%海水灌溉显著增加了葡萄各器官的MDA含量,显著降低了葡萄叶片叶绿素含量和根系活力,其中,与清水对照相比,根、茎、叶中MDA含量分别提高了1.10、0.27、0.41倍,叶绿素含量降低了18.5%,根系活力降低了41.9%,而浇灌30 mmol·L ^-1乙酸及2%葡萄酒处理显著降低了葡萄各器官中的MDA含量,其中,浇灌乙酸处理的根、茎、叶中MDA含量比海水胁迫分别降低了29.3%、20.6%、15.8%;浇灌葡萄酒处理的根、茎、叶中MDA含量分别比海水胁迫的降低了29.4%、20.2%、25.2%。浇灌乙酸及葡萄酒处理显著提高了葡萄叶片的叶绿素含量和根系活力,其中,根系活力分别比海水胁迫处理的显著提高了68.4%和56.9%,叶绿素含量则分别提高了18.8%和20.3%。叶绿素荧光分析表明,15%海水灌溉导致叶片光系统II（PSII）最大光化学效率(F_v/F_m)及最大光氧化P700 (P_m)明显下降,其中第3、6、9天的P_m分别比对照下降了5.0%、9.6%、13.0%,光化学淬灭系数(qP)和PSII实际光化学效率Y(II)逐渐下降,而PSII处可调节性能量耗散的量子产额Y(NPQ)及非调节性能量耗散的量子产额Y(NO)均逐渐升高,PSI供体端侧抑制程度Y(ND)未发生明显变化,但是PSI受体侧抑制程度Y(NA)逐渐升高,导致PSI的实际光化学效率Y(I)降低。根灌乙酸及葡萄酒可以显著缓解15%海水胁迫,PSII及PSI实际光化学效率显著升高,而用于热耗散的能量分配明显降低,从而提高了葡萄叶片的光合性能,其中以2%葡萄酒处理缓解效果较明显。【结论】根灌乙酸及葡萄酒显著提高15%海水胁迫下葡萄根系活力及叶绿素含量,缓解叶片光抑制程度,从而提高了葡萄对海水胁迫环境下的适应性,研究结果为残次果加工果酒、果渣及醋等的综合利用改良盐渍化土壤提供了理论依据。

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